宽频带宽角度电磁散射快速分析及成像：RCS计算和成像方法

本书以复杂目标电磁散射的积分类方法为平台，在矩量法和快速多极子计算远区散射场的基础上，主要研究宽频带和宽角度散射的快速计算，包括对电流向量插值、右边向量的低秩压缩、阻抗矩阵插值和预条件矩阵插值等，获得了如下研究结果。

(1)针对单站RCS计算，电流向量随角度变化具有相关性，采用渐近波形估计对电流进行外推和插值，并提出基于三次样条的渐近波形估计方法，用于加速单站RCS的计算。同时，在三次样条插值的基础上，利用直线模型和样条模型之间的差异来近似描述曲线的曲率，从而自动地确定采样点的个数和位置，实现自适应采样的目的。将自适应策略应用于单站RCS的计算，能够提高单站RCS的快速角度扫描的效率和灵活性。

(2)根据单站RCS计算中多个右边向量组成的矩阵具有低秩特性的特征，利用奇异值分解的手段将右边向量进行低秩分解，用于降低方程求解的次数，从而加速单站RCS的计算。针对传统的奇异值分解难以分析大矩阵的缺点，提出改进的奇异值分解的策略，包括多层SVD、自适应采样和ACA，用于实现单站RCS的二维快速扫角。

(3)目标的宽带散射特性中电流随频率变化剧烈，不适合直接用于外推和插值。针对这一情况，采用阻抗矩阵插值的方法，用于节省阻抗矩阵构造的时间。由于在每个频点上仍然需要求解方程，因此，采用稀疏近似逆预条件技术提高迭代法求解方程的效率。为了进一步节省时间，采用有理多项式对预条件矩阵进行插值，减少预条件矩阵构造的时间。经过这一系列的操作，可以高效地实现目标的宽带RCS计算。(www.xing528.com)

(4)目标的散射场随频率变化虽然剧烈，但在谐振区和高频区，呈现出周期性的震荡，因此，可以利用散射中心的模型来描述目标的宽带散射特性。通过GTD模型对目标的宽带散射进行建模，利用矩阵束方法估计模型的参数，从而可以快速获得目标的宽带RCS。另外，提出将GTD模型和三次样条插值相结合，实现目标的宽频带和宽角度的二维扫描。

(5)研究转台模型成像和海洋高度计仿真。转台模型中，雷达发射的信号为步进频信号，分别采用高频方法和本书的插值方法计算成像需要的散射数据，并将成像结果进行对比和分析。同时，采用压缩感知技术实现回波数据的低速采样，从而降低信号的采样率。最后利用干涉原理对粗糙海面进行测高仿真。